汽封片的尺寸对汽轮机性能有何影响

更新时间:2024-10-08 16:41:06 点击次数:1958 次

  汽封片的尺寸对汽轮机性能有着至关重要的影响,主要体现在以下几个方面:

  一、密封性能方面

  汽封间隙尺寸影响漏气量

  汽封片与转子之间的径向间隙是一个关键尺寸。如果汽封间隙过大,蒸汽就会从高压端向低压端大量泄漏。例如,在冲动式汽轮机中,隔板汽封间隙每增加0.1mm,漏气量可能会增加数倍。这部分泄漏的蒸汽没有参与做功,导致汽轮机的内效率降低。因为蒸汽的能量没有得到有效利用,使得单位蒸汽流量下的输出功率减少。

  汽封片的轴向长度也会影响密封效果。足够长的汽封片能够增加蒸汽泄漏的阻力路径,减少蒸汽的轴向泄漏。当汽封片轴向长度较短时,蒸汽更容易从汽封两端泄漏,从而降低了密封性能。

  对真空系统的影响

  在汽轮机的低压缸部分,汽封片的尺寸直接关系到真空系统的性能。如果汽封片密封不好,大量空气会漏入低压缸,破坏真空度。例如,对于凝汽式汽轮机,当低压缸汽封漏气量增加时,凝汽器内的真空度会下降。这会导致汽轮机排汽压力升高,根据汽轮机的功率计算公式,排汽压力升高会使汽轮机的焓降减小,进而使输出功率降低。而且,为了维持真空度,真空泵需要消耗更多的能量,降低了整个机组的经济性。


汽封片


  二、转子动力学方面

  径向间隙与转子振动

  汽封片与转子之间的径向间隙过小会增加转子振动的风险。当汽轮机在运行过程中,转子会因为受热膨胀、不平衡力等因素而产生振动。如果汽封间隙过小,转子与汽封片可能会发生摩擦。这种摩擦会产生局部高温,使转子材料的性能下降,甚至可能引起转子的永久性变形。同时,摩擦产生的作用力会进一步加剧转子的振动,形成恶性循环,严重时可能导致转子损坏,引发汽轮机事故。

  轴向尺寸与转子轴向推力

  汽封片的轴向尺寸设计不合理会影响转子的轴向推力。在汽轮机中,蒸汽在动叶和静叶之间流动时会产生轴向推力。汽封片的存在可以部分平衡这种轴向推力。如果汽封片的轴向尺寸不合适,可能会导致轴向推力分布不均匀,增加轴承的轴向负荷。例如,在多级汽轮机中,当某一级汽封片的轴向长度不符合设计要求时,会改变蒸汽在该级的轴向作用力,使得转子的轴向推力不能得到有效平衡,这会加速轴承的磨损,缩短轴承的使用寿命,同时也可能影响汽轮机的安全稳定运行。

  三、热力性能方面

  对蒸汽焓降的影响

  合适的汽封片尺寸能够保证蒸汽在汽轮机内按设计流程流动,使蒸汽充分膨胀做功。当汽封片密封良好,蒸汽泄漏量少时,蒸汽在各级叶片通道内能够实现更接近理想的焓降过程。例如,在反动式汽轮机中,汽封片的良好密封有助于蒸汽在动叶和静叶中充分膨胀,增加蒸汽的焓降,从而提高汽轮机的热效率。相反,如果汽封片尺寸不合理导致蒸汽泄漏严重,蒸汽在还未充分膨胀时就泄漏掉,会使蒸汽的焓降减小,降低汽轮机的做功能力。

  对蒸汽流量分配的影响

  汽封片的尺寸会影响蒸汽在汽轮机各级间的流量分配。在设计工况下,蒸汽应该按照一定的比例分配到各级叶片进行做功。如果汽封片间隙等尺寸出现偏差,蒸汽的流量分配就会紊乱。例如,某一级汽封间隙过大,该级的蒸汽流量就会减少,而其他级的蒸汽流量会相对增加。这会导致各级叶片的受力情况发生变化,偏离设计工况,使汽轮机的整体性能下降,包括输出功率不稳定、效率降低等问题。